一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及視頻圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及視頻圖像噪聲估計技術(shù)，具體是指 一種空時域聯(lián)合的噪聲估計系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 視頻圖像噪聲估計是視頻降噪處理的前提?，F(xiàn)有噪聲估計主要分為3類；空域噪 聲估計、時域噪聲估計、簡單的空時域聯(lián)合噪聲估計；3類噪聲估計均有不足之處，造成噪 聲估計準(zhǔn)確度不能滿足需求，其中空域噪聲估計，缺點是不能區(qū)分是真實噪聲還是原圖的 高頻信息；時域噪聲估計，缺點是不能區(qū)分是真實噪聲還是原圖的運動信息；簡單的空時 域聯(lián)合噪聲估計，沒有針對特殊運動（如縮放運動，全局運動）和場景切換的噪聲估計方 法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有噪聲估計準(zhǔn)確度不足的問題，本發(fā)明提出了一種空時域聯(lián)合噪聲估計系 統(tǒng)，提高了靜止和運動的場景噪聲水平估計的準(zhǔn)確度。
[0004] 本發(fā)明提出的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，包括運動估計模塊、縮放運動檢測 模塊、全局運動檢測模塊、場景切換檢測模塊、時域噪聲估計模塊、空域噪聲估計模塊、融合 模塊；
[0005] 運動估計模塊依據(jù)前一帖和當(dāng)前帖計算輸出運動矢量；縮放運動檢測模塊依據(jù)運 動矢量計算輸出縮放可信度；全局運動檢測模塊依據(jù)運動矢量計算輸出全局可信度；場景 切換檢測模塊依據(jù)運動矢量計算輸出場景切換可信度；
[0006] 時域噪聲估計模塊依據(jù)前一帖和當(dāng)前帖計算輸出時域噪聲水平；空域噪聲估計模 塊依據(jù)當(dāng)前帖計算輸出空域噪聲水平；
[0007] 融合模塊依據(jù)縮放可信度、全局可信度、場景切換可信度、空域噪聲水平和時域噪 聲水平計算輸出最終的噪聲水平。
[000引本發(fā)明能夠使靜止和運動的場景噪聲水平估計得更準(zhǔn)確，特別是縮放運動，全局 運動，場景切換，噪聲水平會估計得更準(zhǔn)確，對后續(xù)視頻圖像去噪有較好的改善。
【附圖說明】
[0009] 圖1是空-時域噪聲估計框圖；
[0010] 圖2是全局可信度判斷曲線；
[0011] 圖3是縮放運動判斷區(qū)域劃分示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0013] 如圖1所示，本實施例的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，包括運動估計模塊、縮放 運動檢測模塊、全局運動檢測模塊、場景切換檢測模塊、時域噪聲估計模塊、空域噪聲估計 模塊、融合模塊；
[0014] 運動估計模塊依據(jù)前一帖和當(dāng)前帖計算輸出運動矢量；縮放運動檢測模塊依據(jù)運 動矢量計算輸出縮放可信度；全局運動檢測模塊依據(jù)運動矢量計算輸出全局可信度；場景 切換檢測模塊依據(jù)運動矢量計算輸出場景切換可信度；
[0015] 時域噪聲估計模塊依據(jù)前一帖和當(dāng)前帖計算輸出時域噪聲水平；空域噪聲估計模 塊依據(jù)當(dāng)前帖計算輸出空域噪聲水平；
[0016] 融合模塊依據(jù)縮放可信度、全局可信度、場景切換可信度、空域噪聲水平和時域噪 聲水平計算輸出最終的噪聲水平。
[0017] 下面對分別對本實施例各模塊的設(shè)計原理進行詳細說明。
[001引 1、全局運動檢測
[0019] 使用任何一種運動估計（如全捜索，=步捜索）得出運動矢量，運動矢量是逐像素 的運動矢量。對運動矢量進行直方圖統(tǒng)計，則全局運動矢量應(yīng)該在直方圖的峰值位置上，可 根據(jù)直方圖峰值運動矢量個數(shù)占總的運動矢量個數(shù)的百分比來確定是否是全局運動。設(shè)直 方圖峰值位置的運動矢量個數(shù)為Cg，總的運動矢量個數(shù)為Ctotal，則a=Cg/Ctotal可表 示全局運動的確信度，0《a《1 ;設(shè)定一條曲線將全局運動的確信度過渡帶變得睹峭一些， 如圖2所示，預(yù)設(shè)的兩個闊值T1和T2,且T2〉T1，全局可信度Gw的計算如公式（1)所示。
[0020]
【主權(quán)項】
1. 一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括運動估計模塊、縮放運動檢 測模塊、全局運動檢測模塊、場景切換檢測模塊、時域噪聲估計模塊、空域噪聲估計模塊、融 合豐吳塊； 運動估計模塊依據(jù)前一幀和當(dāng)前幀計算輸出運動矢量；縮放運動檢測模塊依據(jù)運動矢 量計算輸出縮放可信度；全局運動檢測模塊依據(jù)運動矢量計算輸出全局可信度；場景切換 檢測模塊依據(jù)運動矢量計算輸出場景切換可信度； 時域噪聲估計模塊依據(jù)前一幀和當(dāng)前幀計算輸出時域噪聲水平；空域噪聲估計模塊依 據(jù)當(dāng)前幀計算輸出空域噪聲水平； 融合模塊依據(jù)縮放可信度、全局可信度、場景切換可信度、空域噪聲水平和時域噪聲水 平計算輸出最終的噪聲水平。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，其特征在于，所述全局運動檢 測模塊輸出的全局可信度Gw的公式為
其中a為全局運動的確信度，且O彡a彡1，Tl和T2為預(yù)設(shè)的兩個閾值，T2>T1。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，其特征在于，全局運動的確信 度a的計算公式為a=Cg/Ctotal，其中Cg為運動矢量進行直方圖統(tǒng)計后直方圖峰值位置 的運動矢量個數(shù)，Ctotal為總的運動矢量個數(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，其特征在于，所述的縮放運動 檢測模塊計算縮放可信度的方法為： 將當(dāng)前幀劃分為中心區(qū)域C、向外一圈的四個子區(qū)域outl、最外圈的四個子區(qū)域out2， 中心區(qū)域和子區(qū)域的大小均為M*N; 計算中心區(qū)域內(nèi)所有像素運動矢量水平分量絕對值的平均值meanCx和垂直分量絕對 值的平均值meanCy，公式為
其中dx(i,j)為像素（i,j)運動矢量水平分量，dy(i,j)為像素（i,j)運動矢量垂直 分量； 計算outl所有像素運動矢量水平分量絕對值的平均值meanOutlx和垂直分量絕對值 的平均值meanOutly，公式為
計算out2所有像素運動矢量水平分量絕對值的平均值meanOut2x和垂直分量絕對值 的平均值meanOut2y，公式為
依據(jù)meanCx、meanCy、meanOutlx、meanOutly、meanOut2x、meanOut2y計算縮放可信度zf，公式為
5. 如權(quán)利要求I所述的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，其特征在于，所述的場景切換 檢測模塊計算場景切換可信度的方法為： 采用塊匹配方法為每個塊估計一個運動矢量，并計算每個塊的匹配誤差SAD; 統(tǒng)計當(dāng)前幀所有塊的平均SAD水平，并與前面K幀的歷史平均SAD水平進行比較，判斷 當(dāng)前幀是否發(fā)生場景切換，如果發(fā)生了切換則場景切換可信度scf= 1，否則scf= 0。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，其特征在于，空域噪聲估計模 塊計算空域噪聲水平的方法為： 將圖像分為n塊區(qū)域，對每個區(qū)域計算標(biāo)準(zhǔn)差，找到最小的標(biāo)準(zhǔn)差，記錄對應(yīng)的區(qū)域； 對原圖進行高斯低通濾波，用原圖減去濾波后的結(jié)果得到高頻； 統(tǒng)計最小標(biāo)準(zhǔn)差對應(yīng)塊的高頻，得到空域噪聲水平。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，其特征在于，時域噪聲估計模 塊計算時域噪聲水平的方法為： 計算當(dāng)前幀中每一點與其前一幀中對應(yīng)點及其周圍鄰域的平均絕對差異MAE;統(tǒng)計MAE的直方圖；直方圖的峰值即為時域噪聲水平。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，其特征在于，平均絕對差異ME 的計算公式為
其中t為兩幀圖像間對應(yīng)像素的MAE，產(chǎn)為當(dāng)前幀，fw為前一幀，H和W分別為局部 窗的高和寬。
9. 如權(quán)利要求1~8中任一項所述的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，其特征在于，融合 模塊計算當(dāng)前幀最終的噪聲水平C的公式為
其中scf為場景切換可信度，SCth為場景切換可信度閾值，Ratio為空域噪聲水平與時 域噪聲水平的加權(quán)系數(shù)，〇SNE為空域噪聲水平，〇TNE為時域噪聲水平，〇 ^為前一幀的噪聲 水平。
10.如權(quán)利要求9所述的一種空時域聯(lián)合噪聲估計系統(tǒng)，其特征在于，空域噪聲水平與 時域噪聲水平的加權(quán)系數(shù)Ratio的計算公式為Ratio=zf*Gw，其中zf為縮放可信度，Gw 為全局可信度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種空時域聯(lián)合的噪聲估計系統(tǒng)，包括運動估計模塊、縮放運動檢測模塊、全局運動檢測模塊、場景切換檢測模塊、時域噪聲估計模塊、空域噪聲估計模塊、融合模塊；運動估計模塊依據(jù)前一幀和當(dāng)前幀計算輸出運動矢量；縮放運動檢測模塊依據(jù)運動矢量計算輸出縮放可信度；全局運動檢測模塊依據(jù)運動矢量計算輸出全局可信度；場景切換檢測模塊依據(jù)運動矢量計算輸出場景切換可信度；時域噪聲估計模塊依據(jù)前一幀和當(dāng)前幀計算輸出時域噪聲水平；空域噪聲估計模塊依據(jù)當(dāng)前幀計算輸出空域噪聲水平；融合模塊依據(jù)縮放可信度、全局可信度、場景切換可信度、空域噪聲水平和時域噪聲水平計算輸出最終的噪聲水平。本發(fā)明提高了輸出噪聲水平的準(zhǔn)確度。
【IPC分類】H04N5-14, H04N5-21
【公開號】CN104717402
【申請?zhí)枴緾N201510151665
【發(fā)明人】韓睿, 羅楊, 湯仁君, 郭若杉, 顏奉麗, 湯曉莉
【申請人】中國科學(xué)院自動化研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年4月1日